новини

Хронічне отруєння свинцем є значним фактором ризику серцево-судинних захворювань у дорослих та когнітивних порушень у дітей, і може завдати шкоди навіть за рівнів свинцю, які раніше вважалися безпечними. У 2019 році вплив свинцю спричинив 5,5 мільйона смертей від серцево-судинних захворювань у всьому світі та загальну втрату 765 мільйонів балів IQ у дітей щороку.
Вплив свинцю є майже скрізь, зокрема у свинцевій фарбі, свинцевому бензині, деяких водопровідних трубах, кераміці, косметиці, парфумерії, а також у плавильній промисловості, виробництві акумуляторів та інших галузях промисловості, тому стратегії на рівні населення важливі для ліквідації отруєння свинцем.

Отруєння свинцем — це давня хвороба. Діоскорид, грецький лікар і фармаколог у Стародавньому Римі, писав Де
«Materia Medica», найважливіша праця з фармакології протягом десятиліть, описала симптоми явного отруєння свинцем майже 2000 років тому. Люди з явним отруєнням свинцем відчувають втому, головний біль, дратівливість, сильні спазми в животі та запор. Коли концентрація свинцю в крові перевищує 800 мкг/л, гостре отруєння свинцем може спричинити судоми, енцефалопатію та смерть.
Хронічне отруєння свинцем було визнано понад століття тому причиною атеросклерозу та «свинцево-токсичної» подагри. Під час розтину у 69 зі 107 пацієнтів із подагрою, викликаною свинцем, було виявлено «затвердіння стінки артерії з атероматозними змінами». У 1912 році Вільям Ослер (William Osler)
«Алкоголь, свинець і подагра відіграють важливу роль у патогенезі артеріосклерозу, хоча точні механізми їхньої дії до кінця не вивчені», – писав Ослер. Свинцева смужка (тонкий синє відкладення сульфіду свинцю вздовж краю ясен) характерна для хронічного отруєння свинцем у дорослих.
У 1924 році Нью-Джерсі, Філадельфія та Нью-Йорк заборонили продаж бензину з вмістом свинцю після того, як у 80 відсотків робітників, які виробляли тетраетилсвинець на заводі Standard Oil у Нью-Джерсі, було виявлено отруєння свинцем, деякі з яких померли. 20 травня 1925 року Х'ю Каммінг, головний хірург Сполучених Штатів, скликав вчених та представників промисловості, щоб визначити, чи безпечно додавати тетраетилсвинець до бензину. Янделл Хендерсон, фізіолог та експерт з хімічної війни, попередив, що «додавання тетраетилсвинцю поступово призведе до отруєння свинцем та затвердіння артерій великої частини населення». Роберт Кехоу, головний лікар корпорації Ethyl, вважає, що урядові установи не повинні забороняти використання тетраетилсвинцю в автомобілях, доки не буде доведено, що він токсичний. «Питання не в тому, чи небезпечний свинець, а в тому, чи небезпечна певна концентрація свинцю», — сказав Кехоу.
Хоча видобуток свинцю триває вже 6000 років, його переробка різко зросла у 20 столітті. Свинець – це ковкий, міцний метал, який використовується для запобігання занадто швидкому згорянню палива, зменшення «детонації двигуна» в автомобілях, транспортування питної води, паяння харчових банок, забезпечення тривалого блиску фарби та знищення комах. На жаль, більша частина свинцю, що використовується для цих цілей, потрапляє в організм людей. На піку епідемії отруєння свинцем у Сполучених Штатах щоліта сотні дітей потрапляли до лікарень із свинцевою енцефалопатією, а чверть з них помирала.
Наразі люди піддаються впливу свинцю на рівнях, що значно перевищують природний фоновий рівень. У 1960-х роках геохімік Клер Паттерсон, який використовував ізотопи свинцю, оцінив вік Землі в 4,5 мільярда років
Паттерсон виявив, що внаслідок гірничодобувної промисловості, плавки та викидів транспортних засобів утворюються відкладення свинцю в атмосфері, які в 1000 разів перевищували природний фоновий рівень у зразках льодовикового керна. Паттерсон також виявив, що концентрація свинцю в кістках людей у ​​промислово розвинених країнах була в 1000 разів вищою, ніж у людей, які жили в доіндустріальну епоху.
Вплив свинцю знизився більш ніж на 95% з 1970-х років, але сучасне покоління все ще несе в собі в 10-100 разів більше свинцю, ніж люди, які жили в доіндустріальну епоху.
За деякими винятками, такими як свинець в авіаційному паливі та боєприпасах, а також свинцево-кислотні акумулятори для автомобілів, свинець більше не використовується в Сполучених Штатах та Європі. Багато лікарів вважають, що проблема отруєння свинцем відійшла в минуле. Однак свинцева фарба в старих будинках, свинцевий бензин, що осідає в ґрунті, свинець, що вилуговується з водопровідних труб, а також викиди промислових підприємств та сміттєспалювальних заводів – все це сприяє впливу свинцю. У багатьох країнах свинець викидається внаслідок плавлення, виробництва акумуляторів та електронних відходів, а також часто міститься у фарбах, кераміці, косметиці та парфумерії. Дослідження підтверджують, що хронічне отруєння свинцем низького рівня є фактором ризику серцево-судинних захворювань у дорослих та когнітивних порушень у дітей, навіть на рівнях, які раніше вважалися безпечними або нешкідливими. У цій статті буде підсумовано наслідки хронічного отруєння свинцем низького рівня.

Експозиція, поглинання та внутрішнє навантаження
Пероральне вживання та вдихання є основними шляхами впливу свинцю. Немовлята зі швидким ростом та розвитком можуть легко поглинати свинець, а дефіцит заліза або кальцію може сприяти його поглинанню. Свинець, що імітує кальцій, залізо та цинк, потрапляє в клітину через кальцієві канали та транспортери металів, такі як транспортер двовалентних металів 1 [DMT1]. Люди з генетичними поліморфізмами, що сприяють поглинанню заліза або кальцію, наприклад, ті, що викликають гемохроматоз, мають підвищене поглинання свинцю.
Після поглинання 95% залишкового свинцю в організмі дорослої людини зберігається в кістках; 70% залишкового свинцю в організмі дитини зберігається в кістках. Близько 1% від загального навантаження свинцю в організмі людини циркулює в крові. 99% свинцю в крові знаходиться в еритроцитах. Концентрація свинцю в цільній крові (щойно поглинутий свинець і ремобілізований свинець з кісток) є найбільш широко використовуваним біомаркером рівня впливу. Фактори, що змінюють метаболізм кісток, такі як менопауза та гіпертиреоз, можуть вивільняти свинець, що зберігається в кістках, що призводить до різкого підвищення рівня свинцю в крові.
У 1975 році, коли свинець все ще додавали до бензину, Пет Баррі провів дослідження розтину 129 британців та кількісно визначив їх загальне навантаження свинцю. Середнє загальне навантаження в організмі чоловіка становить 165 мг, що еквівалентно вазі скріпки. Навантаження в організмі чоловіків із отруєнням свинцем становило 566 мг, що лише втричі перевищує середнє навантаження в усій чоловічій вибірці. Для порівняння, середнє загальне навантаження в організмі жінки становить 104 мг. Як у чоловіків, так і у жінок найвища концентрація свинцю в м'яких тканинах була в аорті, тоді як у чоловіків концентрація була вищою в атеросклеротичних бляшках.
Деякі групи населення мають підвищений ризик отруєння свинцем порівняно із загальною популяцією. Немовлята та маленькі діти мають більший ризик потрапляння свинцю всередину через свою неїдливу оральну поведінку, і вони частіше поглинають свинець, ніж старші діти та дорослі. Маленькі діти, які проживають у погано доглянутих будинках, побудованих до 1960 року, ризикують отруїтися свинцем через потрапляння крихт фарби та забрудненого свинцем домашнього пилу. Люди, які п'ють водопровідну воду із забруднених свинцем труб або живуть поблизу аеропортів чи інших місць, забруднених свинцем, також мають підвищений ризик розвитку низькорівневого отруєння свинцем. У Сполучених Штатах концентрація свинцю в повітрі значно вища в сегрегованих громадах, ніж в інтегрованих громадах. Працівники плавильної, переробної та будівельної промисловості, а також ті, хто використовує вогнепальну зброю або має в своєму тілі фрагменти куль, також мають підвищений ризик отруєння свинцем.
Свинець – це перша токсична хімічна речовина, виміряна в рамках Національного обстеження здоров'я та харчування (NHANES). На початку поступової відмови від бензину з вмістом свинцю рівень свинцю в крові різко знизився зі 150 мкг/л у 1976 році до 90 у 1980 році.
мкг/л – символічне число. Рівень свинцю в крові, який вважається потенційно шкідливим, знижувався кілька разів. У 2012 році Центри з контролю та профілактики захворювань (CDC) оголосили, що безпечний рівень свинцю в крові дітей не визначено. CDC знизив стандарт надмірного рівня свинцю в крові дітей – який часто використовується для позначення необхідності вжиття заходів для зменшення впливу свинцю – зі 100 мкг/л до 50 мкг/л у 2012 році та до 35 мкг/л у 2021 році. Зниження стандарту надмірного вмісту свинцю в крові вплинуло на наше рішення про те, що в цій статті як одиницю вимірювання рівня свинцю в крові буде використано мкг/л, а не більш поширені мкг/дл, що відображає численні докази токсичності свинцю при нижчих рівнях.

Смерть, хвороба та інвалідність
«Свинець потенційно токсичний будь-де, і свинець є скрізь», – писали Пол Мушак та Аннемарі Ф. Крочетті, обидва члени Національної ради з якості повітря, призначені президентом Джиммі Картером, у звіті Конгресу в 1988 році. Можливість вимірювати рівень свинцю в крові, зубах і кістках виявляє низку медичних проблем, пов’язаних із хронічним отруєнням свинцем низького рівня на рівнях, які зазвичай зустрічаються в організмі людини. Низький рівень отруєння свинцем є фактором ризику передчасних пологів, а також когнітивних порушень та синдрому дефіциту уваги та гіперактивності (СДУГ), підвищеного артеріального тиску та зниженої варіабельності серцевого ритму у дітей. У дорослих низький рівень отруєння свинцем є фактором ризику хронічної ниркової недостатності, гіпертонії та серцево-судинних захворювань.

Ріст і нейророзвиток
При концентраціях свинцю, які зазвичай зустрічаються у вагітних жінок, вплив свинцю є фактором ризику передчасних пологів. У проспективному канадському когортному дослідженні збільшення рівня свинцю в крові матері на 10 мкг/л було пов'язане зі збільшенням ризику спонтанних передчасних пологів на 70%. Для вагітних жінок з рівнем вітаміну D у сироватці крові нижче 50 ммоль/л та підвищенням рівня свинцю в крові на 10 мкг/л ризик спонтанних передчасних пологів збільшувався втричі.
У попередньому знаковому дослідженні дітей з клінічними ознаками отруєння свинцем Нідлман та ін. виявили, що діти з вищим рівнем свинцю мали більшу ймовірність розвитку нейропсихологічного дефіциту, ніж діти з нижчим рівнем свинцю, а також частіше оцінювалися вчителями як погані в таких сферах, як відволікання уваги, організаторські здібності, імпульсивність та інші поведінкові риси. Десять років по тому діти в групі з вищим рівнем свинцю в дентині мали в 5,8 раза більшу ймовірність дислексії та в 7,4 раза більшу ймовірність кидання школи, ніж діти в групі з нижчим рівнем свинцю.
Співвідношення когнітивного зниження до збільшення рівня свинцю було більшим у дітей з низьким рівнем свинцю. У об'єднаному аналізі семи проспективних когорт підвищення рівня свинцю в крові з 10 мкг/л до 300 мкг/л було пов'язане зі зниженням IQ дітей на 9 пунктів, але найбільше зниження (зниження на 6 пунктів) відбулося, коли рівень свинцю в крові вперше збільшився на 100 мкг/л. Криві доза-відповідь були подібними для когнітивного зниження, пов'язаного з виміряними рівнями свинцю в кістках та плазмі.

Вплив свинцю є фактором ризику розвитку поведінкових розладів, таких як СДУГ. У національно репрезентативному дослідженні дітей віком від 8 до 15 років, проведеному в США, діти з рівнем свинцю в крові понад 13 мкг/л мали вдвічі вищу ймовірність розвитку СДУГ, ніж ті, у кого рівень свинцю в крові знаходився в найнижчому квінтилі. У цих дітей приблизно 1 з 5 випадків СДУГ можна пояснити впливом свинцю.

Вплив свинцю в дитинстві є фактором ризику антисоціальної поведінки, включаючи поведінку, пов'язану з розладом поведінки, делінквентністю та кримінальною поведінкою. У метааналізі 16 досліджень підвищений рівень свинцю в крові послідовно пов'язувався з розладом поведінки у дітей. У двох проспективних когортних дослідженнях вищий рівень свинцю в крові або дентині в дитинстві був пов'язаний з вищими показниками делінквентності та арештів у молодому дорослому віці.
Вищий рівень свинцю в дитинстві був пов'язаний зі зменшенням об'єму мозку (можливо, через зменшення розміру нейронів та розгалуження дендритів), і це зменшення об'єму мозку зберігалося і в дорослому віці. У дослідженні, яке включало людей похилого віку, вищий рівень свинцю в крові або кістках був проспективно пов'язаний з прискореним когнітивним зниженням, особливо у тих, хто мав алель APOE4. Вплив свинцю в ранньому дитинстві може бути фактором ризику розвитку хвороби Альцгеймера з пізнім початком, але докази цього незрозумілі.

Нефропатія
Вплив свинцю є фактором ризику розвитку хронічної хвороби нирок. Нефротоксична дія свинцю проявляється у внутрішньоядерних тільцях включень проксимальних ниркових канальців, інтерстиціальному фіброзі канальців та хронічній нирковій недостатності. Серед тих, хто брав участь в опитуванні NHANES між 1999 і 2006 роками, дорослі з рівнем свинцю в крові вище 24 мкг/л мали на 56% більшу ймовірність зниження швидкості клубочкової фільтрації (<60 мл/[хв·1,73 м2]), ніж ті, у кого рівень свинцю в крові був нижче 11 мкг/л. У проспективному когортному дослідженні люди з рівнем свинцю в крові вище 33 мкг/л мали на 49% вищий ризик розвитку хронічної хвороби нирок, ніж ті, у кого рівень свинцю в крові був нижчим.

Серцево-судинні захворювання
Клітинні зміни, викликані свинцем, характерні для високого кров'яного тиску та атеросклерозу. У лабораторних дослідженнях хронічно низькі рівні впливу свинцю підвищують оксидативний стрес, знижують рівень біоактивного оксиду азоту та викликають вазоконстрикцію шляхом активації протеїнкінази С, що призводить до стійкої гіпертензії. Вплив свинцю інактивує оксид азоту, збільшує утворення перекису водню, пригнічує відновлення ендотелію, погіршує ангіогенез, сприяє тромбозу та призводить до атеросклерозу (Рисунок 2).
Дослідження in vitro показало, що ендотеліальні клітини, культивовані в середовищі з концентрацією свинцю від 0,14 до 8,2 мкг/л протягом 72 годин, викликали пошкодження клітинних мембран (невеликі розриви або перфорації, що спостерігаються за допомогою скануючої електронної мікроскопії). Це дослідження надає ультраструктурні докази того, що щойно поглинутий свинець або свинець, що повторно потрапляє в кров з кісток, може спричинити ендотеліальну дисфункцію, яка є найдавнішою виявленою зміною в природному перебігу атеросклеротичних уражень. У перехресному аналізі репрезентативної вибірки дорослих із середнім рівнем свинцю в крові 27 мкг/л та без серцево-судинних захворювань в анамнезі рівень свинцю в крові збільшився на 10%.
При μg відношення шансів для тяжкої кальцифікації коронарних артерій (тобто бал за шкалою Агатстона >400 з діапазоном балів 0 [0 вказує на відсутність кальцифікації] та вищі бали, що вказують на більший діапазон кальцифікації) становило 1,24 (95% довірчий інтервал від 1,01 до 1,53).
Вплив свинцю є основним фактором ризику смерті від серцево-судинних захворювань. Між 1988 і 1994 роками 14 000 дорослих американців взяли участь в опитуванні NHANES і спостерігалися протягом 19 років, з яких 4422 померли. Кожна п'ята людина помирає від ішемічної хвороби серця. Після коригування інших факторів ризику підвищення рівня свинцю в крові з 10-го процентиля до 90-го процентиля було пов'язане з подвоєнням ризику смерті від ішемічної хвороби серця. Ризик серцево-судинних захворювань та смерті від ішемічної хвороби серця різко зростає, коли рівень свинцю нижче 50 мкг/л, без чіткого порогу (рисунки 3B та 3C). Дослідники вважають, що чверть мільйона передчасних смертей від серцево-судинних захворювань щороку зумовлені хронічним отруєнням свинцем низького рівня. З них 185 000 померли від ішемічної хвороби серця.
Вплив свинцю може бути однією з причин, чому смертність від ішемічної хвороби серця спочатку зросла, а потім знизилася в минулому столітті. У Сполучених Штатах рівень смертності від ішемічної хвороби серця різко зріс у першій половині 20-го століття, досягнувши піку в 1968 році, а потім неухильно знижувався. Зараз він на 70 відсотків нижчий за пік 1968 року. Вплив свинцю внаслідок використання етилованого бензину був пов'язаний зі зниженням смертності від ішемічної хвороби серця (Рисунок 4). Серед тих, хто брав участь в опитуванні NHANES, яке проводилося протягом восьми років між 1988-1994 та 1999-2004 роками, 25% загального зниження захворюваності на ішемічну хворобу серця було зумовлено зниженням рівня свинцю в крові.

У перші роки поступової відмови від етилованого бензину захворюваність на високий кров'яний тиск у Сполучених Штатах різко знизилася. Між 1976 і 1980 роками 32 відсотки дорослих американців мали високий кров'яний тиск. У 1988-1992 роках ця частка становила лише 20%. Звичайні фактори (куріння, ліки від кров'яного тиску, ожиріння і навіть більший розмір манжети, що використовується для вимірювання кров'яного тиску у людей з ожирінням) не пояснюють зниження кров'яного тиску. Однак середній рівень свинцю в крові в Сполучених Штатах знизився зі 130 мкг/л у 1976 році до 30 мкг/л у 1994 році, що свідчить про те, що зниження впливу свинцю є однією з причин зниження кров'яного тиску. У дослідженні Strong Heart Family Study, яке включало когорту американських індіанців, рівень свинцю в крові знизився на ≥9 мкг/л, а систолічний артеріальний тиск знизився в середньому на 7,1 мм рт. ст. (скориговане значення).
Багато питань щодо впливу впливу свинцю на серцево-судинні захворювання залишаються без відповіді. Тривалість впливу, необхідна для виникнення гіпертонії або серцево-судинних захворювань, до кінця не зрозуміла, але довгостроковий кумулятивний вплив свинцю, виміряний у кістках, здається, має сильнішу прогностичну силу, ніж короткочасний вплив, виміряний у крові. Однак зменшення впливу свинцю, здається, знижує артеріальний тиск і ризик смерті від серцево-судинних захворювань протягом 1-2 років. Через рік після заборони використання етилованого палива в гонках NASCAR, у громадах поблизу траси спостерігалися значно нижчі показники смертності від ішемічної хвороби серця порівняно з більш периферійними громадами. Нарешті, існує потреба вивчити довгострокові серцево-судинні наслідки у людей, які зазнали впливу свинцю на рівні нижче 10 мкг/л.
Зменшення впливу інших токсичних хімічних речовин також сприяло зниженню захворюваності на ішемічну хворобу серця. Поступова відмова від етилованого бензину з 1980 по 2000 рік зменшила кількість твердих частинок у 51 мегаполісі, що призвело до збільшення тривалості життя на 15 відсотків. Менше людей курять. У 1970 році курили близько 37 відсотків дорослих американців; до 1990 року курили лише 25 відсотків американців. У курців рівень свинцю в крові значно вищий, ніж у некурців. Важко визначити історичний та сучасний вплив забруднення повітря, тютюнового диму та свинцю на ішемічну хворобу серця.
Ішемічна хвороба серця є провідною причиною смерті в усьому світі. Більше десятка досліджень показали, що вплив свинцю є основним і часто ігнорованим фактором ризику смерті від ішемічної хвороби серця. У метааналізі Чоудхурі та ін. виявили, що підвищений рівень свинцю в крові є важливим фактором ризику смерті від ішемічної хвороби серця. У восьми проспективних дослідженнях (загалом із 91 779 учасниками) люди з концентрацією свинцю в крові у найвищому квінтилі мали на 85% вищий ризик нефатального інфаркту міокарда, операції шунтування або смерті від ішемічної хвороби серця, ніж ті, хто перебував у найнижчому квінтилі. У 2013 році Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA)...
Агентство з охорони здоров'я дійшло висновку, що вплив свинцю є фактором ризику розвитку ішемічної хвороби серця; Десятиліття потому Американська асоціація серця підтвердила цей висновок.